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1、1 反应堆分类：按中子能量分： 快中子堆 中能中子堆 慢中子堆按形势分： 非均匀堆 均 匀堆 按燃料分：钍堆 浓缩铀堆 天然铀堆 按冷却剂 慢化剂分： 熔盐堆 有机堆 沸 水堆（轻水堆 ） 压水堆 重水堆 石墨气冷堆 石墨冷水堆 按用途分：研究堆 生产堆动力堆 生产动力堆 2 压水堆的组成：压水堆主要由核反应堆 ，一回路系统，二回路系统，其他辅助系统组成3 PWR 堆堆芯设计要求：堆芯功率分布应尽量均匀，以便使堆芯有最大的功率输出；尽量减小堆芯内不必要的中子吸收材料，以提高中子经济性；有最佳的冷却剂流量分配和最小 的 流量阻力；有较长的堆芯寿命，以适当减少换料操作次数；堆芯结构紧凑，换料操作简
2、 单便。 4 1，2 回路厂房中设备系统一回路厂房也就是反应堆安全壳，为一个立式圆柱状半球型顶盖或球型建筑物内径约 30-40 米，高约为 60-70 米，内有反应堆，主循环泵，稳压器，汽发生器和相应的管道阀门以及其他辅助设备组成的一回路系统。二回路厂房与普通火电厂 的 汽轮机发电机组厂房相似，内有汽轮机发电机，凝汽器，凝结水泵，低压回水加热器，高压回水加热器，除氧器，给水泵，汽水分离再热器，主蒸汽管道有关的辅助设备组成的 二 5 压水堆本体结构：堆芯，压力容器，堆内构件，堆芯组件和控制棒驱动机构组成 6 PWR 堆芯结构：核燃料组件，控制棒组件，固体可燃毒物，固体中子源和阻力塞组件等。7 可
3、燃毒物组件的结构和作用：只用于第一燃料循环的全新堆芯，用于控制堆芯的初始反应性，功能是降低冷却剂水中的硼浓度，保持慢化剂负温度系数，可燃毒物棒为装在 304型不锈钢包壳管内的一根硼玻璃管(B2O3+SiO2)硼玻璃管在内径全长还用薄壁 304 型不锈钢管状内衬支撑，包壳管两端堵塞并施密封焊，内外包壳之间留有足够气隙空间，以容纳 放 出的氦气，限制其内压小于反应堆运行压力，将可燃毒物棒固定在压紧组件上就构成可 燃毒 物组件 8 压力容器原材原则：材料具备高度的完整性；具有适当的强度足够的韧性；导热性能好；便于加工制造，成本低廉；具有低的辐照敏感性 9 压力容器本体结构：上法兰，密封台肩，一节接管
4、段，二节堆芯包容环段，一节过渡段，一只半球形下封头组成组成。 10 反应堆容器顶盖结构：由顶盖法兰和顶盖本体焊接而成，顶盖本体为板材热锻成型，上面焊有 3 只吊耳，一根排气管，一块金属支撑板，控制棒驱动机构管座，热电偶管座 11 压力容器失效形成:延性断裂：机械应力超过材料的屈服应力，承载段就开始塑性变形而后断裂；脆性断裂：压力容器加工过程会产生微裂纹和材质不均匀性，承载后裂纹端 部应 力增大并可能导致裂纹扩展，在适当条件下，裂纹会无限扩展形成断裂 12 堆内结构的定义 结构功能：堆内构件是指装在反应堆容器内，除了以下结构之外的所有 其他构件：燃料组件，棒束控制组件，及其传动轴，可燃毒物组件，
5、中子源组件，阻力塞 组件和堆内测量仪表。由下部支撑结构（包括热中子屏蔽） ，堆芯上部支撑结构（包括控制 棒束导向管）和压紧弹簧组成。 ；主要功能：为冷却剂提供流道； 为压内容器提供屏蔽，使其免受或少受堆芯中子辐射影响；为燃料组件提供支撑和压紧； 固定监督用的辐照样品；为棒束控制棒组件和传动轴以及上下堆内测量装置提供堆内向导； 平衡机械载荷和水力载荷；确保堆容器顶盖内的冷却水循环，以便顶盖保持一定温度 13 下部支撑结构的组成：堆芯吊篮组件（含堆芯支撑板） ；热中子屏蔽；流量分配孔板；堆芯下栅格板；堆芯围板组件；堆芯二次支撑和测量通道。 14 热屏蔽的原因 方法改进：在辐照最大区域加强中子辐照防
6、护，热屏蔽由 4 块不锈钢板组成不连续的圆筒形，在反应堆中心铀的 4 个象限位置上（0 90 180 270）用螺钉连接在堆芯吊篮外壁上，热屏还支撑辐照样品监督管。 15 上部支撑结构的作用和组成作用：将堆芯组件定位、压紧、防止因冷却剂流动的水力作用使堆芯组件上移；组成控制棒驱动线的重要构件，保证控制棒对中，起导向作用，使控 制 棒在堆芯内平缓的上插 下插 执行控制任务；堆芯冷却剂出口温度测量装置支撑 16 核燃料组件结构：核燃料组件由燃料棒，导向管，定位格架和上下管座组成，燃料棒呈 17X17 正方形排列，导向管和八层格架与上下管座相连，组成基本的燃料组件的结构 骨架， 燃料棒被支撑并夹紧在
7、这个骨架内，棒的间距全长不变，每个组件有 289 个栅 元，设有 24 根导向管和 1 根堆内通量测量管。 17 燃料芯块结构特点：燃料芯块由低富集度的二氧化铀粉末经冷压、烧结成所要求密度的 块，经滚磨成一定尺寸的正圆柱体，端面呈碟形加倒角的形状，芯块内部存在细孔。18 芯块密度差：高密度有利于导热，使芯块温度下降，但为了减小肿胀需要气孔，低密读也有利，一般取芯块密度为理论密度的 9295% 19 上下管座的作用：上管座：一个箱式结构，燃料组件的上部结构，并构成一个水腔，加 热了的冷却剂由上管座流向栅格板的流水孔，构成燃料组件相关部件的保护罩 下管座：正方形箱式结构，组建的底部构件，对流入组件
8、的冷却剂流量起分配作用 20 控制棒组件的材料：黑棒：银-铟-镉合金，重量比 80% 15% 5%，这种合金做成挤压成型的芯块，封装在不锈钢包壳内，两端有端塞；灰棒：材料为不锈钢，结构形式与黑 棒相 似；黑棒束：24 根 银-铟-镉合金棒；灰棒束：8 根 银-铟-镉合金棒 16 根不锈 钢棒 21 控制棒驱动机构组成：线圈盒，电磁线圈，承压罩套，棘齿装置，棒位指导部件 22 中子源组件的功能分类：功能：提高堆内中子通量水平，增加仪表测量精度，为堆的安 全启动提供可靠依据；启堆时“点火”作用。 ；分类：初级中子源组件；次级中子源组 件。 23 控制棒驱动机构提升过程：（下降）下降：夹持线圈通电，
9、传动轴由夹持销爪支撑 提升线圈通电,传递销爪松开情况下，提升磁铁吸引传递磁铁带动传递销爪上升一步，传动 轴不动传递线圈通电，传递销转抓 住传动轴夹持线圈断电，夹持销爪松开提 升线圈断电，传递磁铁落下，传递销爪带 动传动轴插入堆芯一步夹持线圈通电，夹持 销爪与传递销爪同时抓住传动轴 24 沸水堆结构特点（与 PWR 相比）：压力壳厚度薄，压力壳尺寸比压水堆大：系统简单， 回路设备少看，布置紧凑，管道阀门等设备承压低，易加工制造；采用堆内再循环系统， 减少了反应堆压力壳开孔接管，管径小；电站运行灵活，功率变化速度快；燃料比功率小， 同样功率条件下核燃料装置大；沸水堆蒸汽中含有一定放射性，使汽轮机放
10、射性污染；燃 料元件比压水堆粗，元件棒间间隙大，堆芯直径比压水堆大；控制元件有十字行截面，控 制元件叶片在燃料组件间隙中涌动，控制元件从底部插入。 25 沸水堆控制棒的结构特点：沸水堆控制元件有十字形截面，其 4 个叶片内排列着许多内装碳化硼的不锈钢立管，控制元件的叶片在燃料组件之间的空隙终于懂，一般是控制元件 对 饮 4 个燃料组件，从底部插入。 27 Candu 的分类与结构特点：分类：压力管式和压力壳式；结构：反应堆本体时 一个大型水平放置的圆筒形排管容器，内有重水慢化剂，容器内贯穿多根水平管道，成为 燃料管道，其中有燃料棒束和重水冷却剂，带出热量，经过蒸汽发生器，产生蒸汽做功， 蒸汽发
11、生器和冷却剂泵安装在反应堆两端，两端还设有端屏蔽 28 CANDU 与 PWR 堆芯设计差别：CANDU PWR 使用天然 铀 使用浓缩铀 重水冷却和慢化 轻水冷却和慢化压力管式 压力壳式 冷却剂和慢化剂分离 冷却剂和慢化剂为同一介质 小儿简单的燃料棒束 大燃料组件 不停堆换料 停堆换料 反应堆不用化容控制 反应堆使用化容控制 29 反应堆内辐照来源：， 粒子（来自放射性衰变） ， 射线，中子和裂变碎片 30 射线与物质作用原理： 射线通过物质是会引起便利或电子激发，它扰动物质中原子 和电子，电离作用使化合物的化学键破坏而分解成单体，共价键抗分解能力差，离子键比 共价键强得多，金属键最稳定。
12、31 中子辐照损失原理：中子不带电，当它进入物质时和晶格中的原子发生碰撞，如果他传 递給原子的能量足够大，将造成原子位移形成空穴，一次受碰撞的原子会通过碰撞引起另 一个原子位移，并将此过程延续下去，直至没有足够能量再把其他原子从点阵中逐出为止， 辐射作用产生的间隙原子以及点阵中相应留下的空穴，会对晶体造成永久缺陷，引起材料 物理性质永久变化，这种效应叫辐照损失。 32 什么是核燃料：在反应堆中使用的裂变物质及可转换物质成为核燃料 33 核燃料的基本要求：热导率高；抗辐照能力强，以达到高燃耗；燃料的化学稳定性好，对冷却剂有抗腐蚀性；熔点高，且低于熔点时不发生有害变化；机械性能好易于加工。 34
13、慢化剂设计要求，常用类型：设计要求：吸收中子吸收截面小，质量数低，散射截面大；热稳定性好，辐照稳定性好；传热性能好；密度高；低廉易的。如是固体慢化剂，还要结 构 强度高，抗腐蚀性能好，易于加工，对于液体慢化剂要不腐蚀结构材料，熔点在室温以 下， 高温时有低的蒸汽压。常用的固体慢化剂：石墨，铍，氧化铍；液体慢化剂：普通水 和重水 35 冷却剂的功用，性能要求：带出裂变放出的大量热，保证反应堆连续安全运行，并且利 用这些热量对汽轮机作功；要求：中子吸收和感生放射性小；高沸点低熔点； 高的比热，输出功率低；热导率大；有良好的热和辐照稳定性；和其他材料相容性好；价 格便宜。 36 结构材料分类：分为燃料包壳材料，堆芯结构材料，反应堆容器材料和热屏材料 37 比较几种包壳材料特点和应用领域：（铝 镁及其合金）热中子截面小，热导好，廉价易的，耐辐照加工性能好，但熔点低，温度高时机械强度和抗腐蚀性能不好，用于石墨水 冷 生产堆，实验研究堆等温度较低的反应堆中作燃料包壳。 （锆合金） 热中子吸收截面小熔 点高 1850 高温水中抗腐蚀性能好，应用于清水重水动力反应堆中作燃料包壳（不锈 钢） 机械性能好 良好的抗腐蚀性 与燃料相容性好 相当好的抗辐照性能 曾用作水冷反映 堆燃 料元件包壳 已被锆合金代 替 。
